Naturen har gitt oss to tidsenheter, dag og år. Dagen er basert på Jordens rotasjon rundt sin egen akse og året er basert på Jordens omdreining rundt Solen. Å utvikle en kalender er ikke tilrettelagt fra naturens side fordi året er ikke eksakt lik 365 hele dager. La oss se på hvordan astronomiske observasjoner førte til utvikling av kalenderen vi bruker i dag.
Kalenderen vår baserer seg på at et år har 365,2425 middelsoldager. En middelsoldag er tiden middelsolen bruker fra en meridianpassering til den neste meridianpasseringen. Lengden av middelsoldag er 24h. Et år er tiden det tar middelsolen å bevege seg fra en vårjevndøgnspassering til den neste vårjevndøgnspasseringen. Naturens tidsenhet for året kalles det tropiske året. Lengden av det tropiske året er 365,2422 middelsoldager. Det tropiske året er 0,0003 middelsoldager, altså 26 sekunder, kortere enn kalenderåret. Jeg kommer tilbake til denne tidsdifferansen i avsnittet om det gregorianske året.
Klokken vår følger middelsolen, en tenkt sol som beveger seg med konstant vinkelhastighet langs himmelens ekvator. Vårjevndøgnspunktet er stedet hvor Sola krysser himmelekvator om våren, på vei fra sørlig til nordlig himmelhalvkule.
Du kan lese mer om hvorfor det var nødvendig å innføre middelsolen vårjevndøgnspunktet i artikkelen om «Navigering til sjøs uten GPS»
Det julianske året: 365,25 middelsoldager
I året 45 før Kristus innførte Julius Cæsar den julianske kalenderen. Målet var at kalenderen skulle følge årstidene. Februar fikk en ekstra dag, den 29. februar, hvert fjerde år. Skuddårsystemet førte til at det julianske året fikk en gjennomsnitt lengde på 365,25 middelsoldager. Ulempen viste seg å være at kalenderdatoen 21. mars forskjøv seg merkbart fram i forhold til vårjevndøgnet. Årsaken til denne forskyvningen var at det julianske året er 0.0078 dager (=11h14s) lengre enn det tropiske året.
I året 325 e. Kr., på det første økumeniske konsil i Nikea der hele kristenheten var representert, bestemte biskopene å synkronisere den julianske kalenderen med vårjevndøgnet. Solen skulle passere himmelens ekvator 21. mars (vårjevndøgnspunktet). Kirkemøtet bestemte også at 1. påskedag skulle falle på søndag etter første fullmåne i eller etter vårjevndøgnet. Dette vedtaket førte til at hele den kristne kirke kunne feire Påske samtidig. Vedtaket var nok inspirert av Jesu bønn i Johannesevangeliet (kap.17, vers 21) om at «[disiplene] må være ett for at verden skal tro».
Det tropiske året: 365,2422 middelsoldager
I perioden på 370 år, fra innføringen av kalenderen til kirkemøte i Nika, hadde kalenderen forskjøvet seg fram omtrent 3 dager i forhold til vårjevndøgn. Det utgjør en årlig forskyvning av den julianske kalenderen på 0,0078 dager. Det julianske året er med andre ord lengre enn tiden det tar Jorden å bevege seg rundt Solen én gang, fra ett vårjevndøgn til det neste. Trekker vi 0,0078 dager fra antall middelsoldager i det julianske året, får vi naturens tidsenhet for året, det tropiske året. Lengden til det tropiske året er (365,25 – 0,0078 =) 365,2422 middelsoldager.
Den gregorianske året: 365,2425 middelsoldager
Fra kirkemøtet i Nikea og fram til 1582, da Pave Gregor XIII korrigerte den julianske kalenderen, hadde kalenderen forskjøvet seg med omtrent 1o dager (0,0078 x 1257=9,8) i forhold til vårjevndøgnet. Gregor XIII slettet 10 dager. Han bestemte at dagen etter 4. oktober skulle være 15. oktober 1582.
Norge innførte den gregorianske kalenderen 18. februar 1700 og fjernet 11 dager. I 1700 hadde 21. mars forskjøvet ser 10,7 dager (tilnærmet 11 dager) i forhold til vårjevndøgn i Nikea (325 e. Kr). Dagen etter 18. februar ble 1. mars.
Tidsforskjellen mellom det tropiske året og det gregorianske året er 0,0003 dager. Denne forskjellen hoper seg opp til én dag i løpet av 3300 år (1/0,0003 = 3300). Vi kan være fornøyd med den gregorianske kalenderen fordi våren og kalenderen er tilstrekkelig synkronisert i mange år framover. Endringen i 1582 var en stor forbedring. Istedenfor 128 år (=1/0,0078) i det julianske systemet tar det 3300 år i det gregorianske systemet før kalenderen må justeres med én dag.
Det gjennomsnittlige årslengde i det gregorianske systemet er da gitt av uttrykket: 365 + (100/400 – 4/400 + 1/400) = 365+(97/400)=365,2425 middelsoldager. Denne beregningen dokumenterer hvordan usikkerheten i den julianske kalenderen ble forbedret fra én dag pr 128 år til én dag pr 3300 år:
Julius Cæsar la til 100 skuddår i løpet av 400 år (se første ledd i tillegget til 365 dager: +100/400). Med brøken 4/400 sørget Gregor XIII for at 4 av 400 dager ikke er skuddager (se andre ledd: – 4/400). I en periode på 400 år vil fire årstall være delelig med 100, som for eksempel kalenderårene 1600, 1700, 1800 og 1900. Årstallet 1600 er skuddår fordi tallet er også delelig med 400 (se tredje ledd: +1/400).
Skuddårene er alle delelig med fire og kommer hvert fjerde år. I Norge kom det første skuddåret 1704, og det første skuddåret delelig med 400 var år 2000.
Det sideriske året: 365,2564 middelsoldager
Det sideriske året er tiden det tar Solen tilsynelatende å bevege fra en stjerne til neste gang Solen passerer stjernen. Lengden av det sideriske året er 0,0141 dager lengre enn det tropiske året. Denne forskjellen skyldes at jordaksen roterer rundt ekliptikkens nordpol. Astronomene kaller dette naturfenomenet for presesjon. Vårjevndøgnet flytter seg 50 buesekunder vestover på himmelen i løpet av ett år. Av den grunn blir det sideriske året noe lenger enn det tropiske året. En vinkelhastighet på 50 buesekunder pr. år fører til at vårjevndøgnspunktet bruker 26000 år på å tilbakelegge en vinkel på 360 grader, altså en runde rundt ekliptikken. Det er Jordens presesjon som er årsaken til tidsforskjellen mellom det sideriske- og det tropiske året.
Litt rotasjonsfysikk:
Vinkelhastighet (v) er definert som tilbakelagt vinkel (a) delt på den tiden det tar å tilbakelegge vinkelen (t): v = a/t. Løser vi likningen med hensyn til t får vi: t = a/v. Setter vi inn tallene, v=50″/år og a=360o, får vi: t = 360o/(50″/år). Skal vi dele ett tall med en brøk, må vi multiplisere med den omvendte brøken. Vi får t = 360o år/50″. Gjøre 50″ om til grader: (50/60 . 60)o. Setter vi dette utrykket inn i formelen for t, får vi: t = 360o . år 60 . 60/50o = 26000 år. Hvor lang tid tar det solen å tilbakelegge 50″ langs ekliptikken? Vi vet at Solen tilbakelegger 360 grader i løpet av et tropisk år, dvs. (360.60.60=) 1296000″ . Tiden det tar Solen å tilbakelegge 50″ er gitt av utrykket: 365,2422 dager/ 1296000″ = t /50″. Løser vi denne likningen mhp t, får vi 0,0141 dager. Det betyr at presesjonen er årsaken til at det sideriske året er 0,0141 dager lengre en det tropiske året.
Grekeren Hipparchos fra Rhodos (150 f. Kr.) observerte at vårjevndøgnspunktet bevegde seg vestover langs ekliptikken. Han sammenliknet sine observasjoner med observasjon som babylonske astronomer utførte flere hundre år tidligere, og fant at presesjonens vinkelhastighet var omtrent 30 buesekunder pr år eller 1o /100 dager.
(Foto TP)
Våren 2023 starter 20. mars klokken 22:32:30 i Kristiansand
I Tyskland starter påskefeiringen påskedagen som er første påskedag. På denne dagen sier katolikkene «Frohe Ostern» når de møtes. Det økumeniske kirkemøte i Nikea i 325 e.Kr. ble delegatene, som tidligere nevnt, enige om at påskedagen skulle være etter 21. mars. I kalenderen skulle påskedagen falle på første søndag etter første fullmåne på eller etter vårjevndøgn.
I skrivende år , 2023, kom den første fullmånen etter 21. mars på skjærtorsdag 6. april klokken 06:34:45. Påskedagen eller 1. påskedag i året 2023 kom på søndag 9. april, tre dager etter fullmånen.
På den nordlige halvkule starter våren 20. mars 2023 klokken 20:32:30 UT. Når våren starter lokalt er av avhengig av stedets tidssone. I Kristiansand starter våren 2023 klokken 22:32:30LT (lokal tid) fordi tidssonen for Kristiansand er +2 timer. Der tidssonen er +6, starter våren 21. mars klokken 02:32:30 LT.